层次分析法在河北省小流域治理土地资源评价中的应用研究

□陈雪英 梁 敏

层次分析法(AHP)是一种定性与定量分析相结合的综合性评价方法，广泛应用于安全和环境研究等多个领域。随着经济社会的不断发展，各阶层的资源保护意识不断提升，资源评价的重要性日益凸显。此文就河北省小流域治理土地资源评价实例中的评价原则、影响因子选择及量化取值、影响因子权重分析、一致性检验等进行了详述。结论显示层次分析法在小流域治理土地资源评价中的使用全面有效。

1.评价原则

为了便于研究小组人员对土地特性的全方位了解及对地块质量进行客观真实的评价，需要遵循注重综合效益、兼顾差异性和综合性、兼顾针对性和限制性、兼顾科学性和可操作性等4个原则开展土地资源评价工作。

1.1 注重综合效益

土地资源评价涉及的效益因素包括社会效益、经济效益、生态效益3个方面。要对土地资源进行全面综合评价，即综合反映自然、技术、社会、经济诸因素的作用，既考虑自然的适宜性，又考虑技术可能性和经济的合理性与可行性，依据自然生态规律，遵循生态效益、经济效益与社会效益相结合的原则，对土地综合效益进行分析和评价。

1.2 兼顾差异性和综合性

土地资源有明显的差异性，从本质上来说，用于农业种植的土地资源质量需要考虑多种因素，例如地形、水源、气候、水文地质、植被条件等。随着人类社会的发展，这种单一因素的研究方式必然不能满足现代社会的发展需要，因此提出综合性原则，旨在提高土地质量评价的科学性。

1.3 兼顾针对性和限制性

土地资源利用时应考虑土地的限制性，即某些不利因素对土地的适宜性和生产潜力所产生的影响力，这些不利因素包括洪涝、干旱、水土流失和沙化等。而针对性是基于应用对象的，如不同企业或不同种植产品对于土地的要求是不同的，因此需要根据自身需求选择不同质量的土地。

1.4 兼顾科学性和可操作性

土地资源评价是通过改变可能影响土地质量的因素从而使其获得提高的一种研究，研究途径的科学性评价有多种方法。但在现实情况中，并不是每种方法都具有可操作性，为了找到可操作性最优的方法，建议在评价方法选取时广泛听取相关专家的意见，并结合土地的实际情况开展。

表1 影响因子定级及量化取值

表2 影响因子重要性判断矩阵

表3 影响因子权重计算结果

表4 自由度指标取值

表5 治理前后各等级地块土地质量等级评价结果统计汇总情况

2.影响因子选择及量化取值

首先，结合选取小流域的土地资源实际状况，在遵循综合效益、差异性和综合性、针对性和限制性及科学性和可操作性原则的基础上，从地质条件、地形地貌、生态安全及耕地保护等因素出发，研究小组人员根据研究递进关系将土地评价分为两层，分别为质量等级层和影响因子层。根据需要，影响因子选取坡度（Elo）、有机质（Eor）、植被覆盖率（Eve）、土层厚度（Eth）和侵蚀强度（Eer）等5个；综合考虑各影响因子的具体情况，将定性描述的影响因子及其范围值定量化为具体的特定值，可划分为5个土地质量等级，研究采用定性和定量相结合的方法，将定性描述的因子及范围值定量化为特定值。

按土壤侵蚀强度分为无明显、轻度、中度、强度和极强5个等级。

按坡度分为小于 5°、5°～10°、10°～20°、20°～30°和大于 30°共5个等级。

按土层厚度分为大于70cm、40cm～70cm、20cm～40cm、5cm～20cm 和 小 于5cm共5个等级。

按植被覆盖度分为大于75%、60%～75%、45%～60%、30%～45% 和无共5个等级。

按有机质分为大于2.5%、2.0%～2.5%、1.7%～2.0%、1.5%～1.7% 和小于1.5%共5个等级。

各影响因子等级划分及量化取值，详细情况见表1。

3.影响因子权重分析

3.1 构建判断矩阵C

对各影响因子两两比较后，按照各影响因子的相对重要性程度构造重要性判断矩阵（各影响因子在土地质量等级评价中的重要性通过专家经验法确定），同等重要量化为1，较重要量化为2，较不重要量化为1/2。影响因子重要性判断矩阵，详细情况见表2。

3.2 权重计算

通过规范列平均法进行计算求解出权重向量，得出坡度、有机质、植被覆盖率、土层厚度和侵蚀强度等上述5个影响因子的权重hi，结果见表3。

由表3可以得知，影响该研究小流域的土地质量等级主要因素重要性依次为：侵蚀强度（0.320）、土层厚度（0.242）、植被覆盖率（0.187）、有机质（0.143）和坡度（0.108）。

4.一致性检验

由于判断矩阵C各值通过影响因子的重要性两两对比而得，为避免可能得到的一些违背常识判断出现，必须对判断矩阵进行鉴别，故研究小组人员对判断矩阵进行了一致性检验。按照一致性检验理论，当检验结果CR≤0.1时，可认为判断矩阵具有较好的一致性，能够较真实的反映实际情况；当检验结果CR＞0.1时，可认为判断矩阵一致性较差，影响结果的可靠性，必须重新对矩阵C赋值。

4.1 赋权和向量

赋权和向量是指判断矩阵C乘以各影响因子权重值对应的特征向量，其表达式为：

4.2 平均值Pmax计算

首先，用赋权和向量分别除以其每个影响因子权重值对应的特征向量坡度 ：0.554/0.108=5.130,土 层 厚 度 ：1.278/0.242=5.281,有机质：0.734/0.143=5.133,植被覆盖度：0.970/0.187=5.187,侵蚀强度：1.680/0.320=5.250。

则，Pmax=(5.130+5.281+5.133+5.187+5.250)/5=5.196

4.3 一致性指标CI计算

一致性指标计算公式为：

CI=(Pmax-n)/(n-1)

式中：

CI—一致性指标；

Pmax—平均值；

n—矩阵阶数。

则，CI=(Pmax-n)/(n-1)=（5.196-5）/（5-1）=0.049

4.4 计算随机一致性比例CR计算

计算随机一致性比例计算公式为：

CR=CI/RI

式中：

CR—随机一致性比例；

CI—一致性指标；

RI—自由度指标。

RI取值如表4所示。

由此可算得CR=0.049/1.12=0.044<0.1，说明判断矩阵具有较好的一致性，可以接受，证明研究小组人员求得的各影响因子权重为有效值。

5.评价结果

土地质量等级评价模型构造：

Vi=0.108E1+0.242E2+0.143E3+0.187E4+0.320E5

式中：

Vi—第i个地块的质量等级综合评价结果；

Ej—第j种影响因子的评价结果。

各地块质量等级经过评价模型计算后，统计汇总结果详细情况见表5。

通过表5可以看出，开展研究的小流域土地质量在治理后，第一、二、三质量等级土地面积占比较治理前都有不同程度的提高，其中第一质量等级土地面积由治理前的2367.45亩提高到治理后的4147.80亩，面积提高了1780.35亩，占总面积的比例由治理前的10.36%提高到了治理后的18.15%，占比提高了7.79%；第二质量等级土地面积由治理前的4138.65亩提高到治理后的8103.45亩，面积提高了3964.80亩，占总面积的比例由治理前的18.11%提高到了治理后的18.15%，占比提高了17.35%；第三质量等级土地面积由治理前的6650.10亩提高到治理后的8796.00亩，面积提高了2145.90亩，占总面积的比例由治理前的29.10%提高到了治理后的38.49%，占比提高了9.39%。

而第四、五质量等级土地面积占比较治理前都有不同程度的降低，其中第四质量等级土地面积由治理前的6926.55亩减少到治理后的966.90亩，面积减少了5959.95亩，占总面积的比例由治理前的30.31%减少到了治理后的4.23%，占比降低了26.08%，；第五质量等级土地面积由治理前的2769.75亩减少到治理后的840.90亩，面积减少了1928.85亩，占总面积的比例由治理前的12.12%减少到了治理后的3.68%，占比降低了8.44%。

从总体上看，研究区域土地质量治理后比治理前明显提升。

6.取得结论

资源评价是一个综合系统工程，层次分析法是以运用矩阵来建立模型为技术核心进行评价的方法，虽然是定性与定量分析的结合，但重点依然是定量分析，多因子的评价，使得结果更全面有效，以数据分析来说明问题，更加符合土地资源评价，由综合评价到精确评价，再到定量评价的发展趋势。近年来，除层次分析法外，模糊数学法、神经网络等模型方法也得到了广泛使用。随着科技突飞猛进的发展，与GIS(地理信息系统)相结合的集成技术，将大大提高评价结果的精度和准确性，更有利于空间数据和属性数据的多部门共享，更加符合实际行政管理和学术研究需求，必将得到快速发展和广泛应用。